Kuka tahansa, joka katsoo maapalloa tai Marsin maailmankarttaa, ei voi olla huomaamatta sitä: aurinkokunnan suurin ja pisin kanjoni. Se viiltää Marsin päiväntasaajaa pitkin noin 4 000 kilometrin matkan ja yltäisi New Yorkista San Franciscoon, jos se sijaitsisi Yhdysvalloissa. Kanjonin pohja painuu 11 kilometriä ympäröivän tasangon alapuolelle. Se on yhtä syvällä kuin jotkin valtameren syvimmät osat täällä maapallolla. Tämä on Valles Marineris eli Marinerin laakso ja sen läntinen jatke, Noctis Labyrinthus eli Yön labyrintti.

Tämä valtava joukko toisiinsa kytkeytyviä laaksoja levittäytyy Tharsiksen tuliperäisen pullistuman korkeudelta itään, kunnes se laskeutuu useisiin kanaviin ja kaoottisiin maastoalueisiin. Se jakautuu luonnostaan kolmeen osaan.

Lännessä Noctis Labyrinthus muodostuu risteävien suljettujen kanjonien ja syvänteiden verkostosta. Nämä näyttävät olevan linjassa ympäröivän tasangon ruhjeiden kanssa. Kauempana Noctis Labyrinthuksen itäpuolella painanteet laajenevat ja syvenevät ja muuttuvat jatkuvammiksi, kun ne yhdistyvät Valles Marinerisin itä-länsisuuntaisiksi pääkanjoneiksi. Kauempana idässä kanjonit muuttuvat matalammiksi, ja fluviaaliset piirteet ovat yleisempiä. Lopulta kanjonijärjestelmä katoaa kaoottiseen maastoon.

Vaikka kanjonit osoittavat monia merkkejä siitä, että niissä on järviä, itse kanjonien uskotaan muodostuneen valtavassa mittakaavassa tapahtuneen geologisen rikkonaisuuden seurauksena. Kanjonit ovat jättimäisiä grabeja. Graben on maankuoren pala, joka putoaa alas molemmin puolin suunnilleen samansuuntaisten ruhjeiden väliin, kun maankuori on jännityksen alaisena. Tutkijat eivät tiedä tarkalleen, mikä tämän prosessin käynnisti, mutta useimmat epäilevät, että ruhjeet liittyivät Tharsiksen lisääntyneeseen vulkaaniseen toimintaan.

Varmasti pohjaveden ruokkimat järvet muodostivat monin paikoin kerrostuneita kerrostumia kanjonien pohjalle – Ophir Chasma ja Candor Chasma, vain kaksi mainitakseni. Jopa Hebes Chasman suljettu syvennys on suurelta osin täyttynyt jättimäisellä mesiangervolla. Tutkijat uskovat, että se on rakennettu materiaalista, joka romahti maanvyöryissä seinämiltä, kun Hebes täyttyi vedellä.

Kanjonin seinämiä pitkin tapahtuneet maanvyöryt olivat pohjaveden aiheuttaman fluviaalisen toiminnan ohella tärkein koko kanjonijärjestelmää laajentava prosessi. Järvet valuivat itään, alueellista rinnettä alaspäin. Kun vesi virtasi ulos kanjonista, se muodosti suuria tulvakanavia, jotka lopulta purkautuivat pohjoiseen alankoon.

Maailmassa ei ole yhtään Valles Marinerista vastaavaa geologista piirrettä. Sen lähimmät yhtäläisyydet ovat maanpäälliset repeämälaaksot, kuten Itä-Afrikassa sijaitseva repeämälaakso. Se kulkee etelään Punaiselta mereltä Etiopian, Kenian ja Tansanian kautta Mosambikiin. Itä-Afrikan repeämässä on kuitenkin monia aktiivisia tulivuoria, kun taas Valles Marineriksessa ei näytä olevan niitä, vaikka se sijaitseekin Tharsiksen reunalla. Kysymys siitä, miten Valles Marineris syntyi, sai muotonsa ja kasvoi, on vasta osittain ratkaistu.